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Liliana D’Alba de Centre de la Biodiversité Naturalis explore comment la coloration des plumes peut affecter la température corporelle des oiseaux et même rendre le vol plus efficace. Ce blog fait partie de notre compte à rebours coloré pour la saison des fêtes où nous célébrons la diversité et la beauté du monde naturel. Cliquez ici pour lire le reste de la série Color Countdown.

Dans la nature, nous voyons constamment des exemples d’animaux qui utilisent la couleur de leur peau, de leur fourrure ou de leur plumage pour éviter d’être vu par les prédateurs. Par exemple lorsqu’un papillon semble disparaître dans l’écorce de l’arbre où il repose. Les prédateurs aussi utilisent des couleurs pour éviter d’être repérés par leurs proies, comme lorsqu’un python arboricole, qui est vert avec des taches blanches et grises, se mélange efficacement avec la végétation de fond de la forêt tropicale. Cependant, les couleurs n’aident pas toujours les animaux à se cacher, en fait, dans de nombreuses situations, il est très utile d’être repéré facilement ou paraître dynamique et ostentatoire. Dans ces cas, les couleurs peuvent communiquer des messages spécifiques à d’autres individus de la même espèce ou d’espèces différentes. Une grenouille venimeuse dorée, par exemple, arbore sa peau jaune vif avec un avertissement : « laissez-moi tranquille, je suis venimeux à manger ». Chez les oiseaux, les signaux colorés produits par les mâles pourraient plutôt signifier : « Je suis en bonne santé » ou « Je suis un bon père ».

Mais la coloration peut aussi avoir une autre fonction très importante, elle peut contribuer au réchauffement ou au refroidissement de la peau et des tissus, aidant l’animal, d’une part, à éviter l’exposition à des températures dangereuses, et d’autre part, à accomplir certaines fonctions plus efficacement. En effet, les tissus colorés peuvent refléter ou absorber de manière différentielle le rayonnement solaire qui peut affecter directement la température corporelle. Toutes choses étant égales par ailleurs, les couleurs sombres absorbent plus le rayonnement solaire que les couleurs claires. Par exemple, lorsqu’un urubu se perche au soleil pour se réchauffer par une froide matinée, la surface de son plumage noir est chauffée par le soleil. Cela empêche efficacement la précieuse chaleur corporelle de s’échapper contre une surface de plumage autrement froide.

Urubu à tête rouge se prélassant au soleil. Crédit : Eric Bégin- Flickr CC

Les scientifiques ont étudié les conséquences thermiques de la coloration chez plusieurs groupes d’animaux ectothermes*, c’est-à-dire des organismes qui ne peuvent pas générer leur propre chaleur corporelle. Chez les papillons, par exemple, les chercheurs ont montré que les couleurs sombres des ailes peuvent surchauffer en quelques secondes lorsqu’elles se prélassent au soleil. Dans ces petits organismes, la capacité d’absorber ou de refléter la chaleur solaire pourrait être une question de vie ou de mort, en particulier dans un monde en réchauffement.

Les oiseaux, quant à eux, sont des endothermes, produisant leur propre chaleur corporelle et maintenant leur température interne dans une fourchette très étroite. Ils sont également couverts de plumes, qui sont essentielles à leur capacité de thermorégulation et présentent une variation remarquable de couleurs et de motifs de couleur. Le plumage a clairement aidé les oiseaux à prospérer dans divers environnements et la couleur peut y jouer un rôle important. Pourtant, comment la coloration affecte la façon dont la chaleur est gagnée ou perdue par le plumage, comment elle influence les coûts métaboliques du maintien de températures corporelles stables ou comment les effets thermiques ont contribué à façonner l’évolution du plumage coloré n’est pas bien compris.

Récemment, notre équipe de recherche a mené une série d’études pour trouver des réponses à ces questions. Pour ces études, nous avons utilisé une combinaison de techniques, notamment : la spectrophotométrie – pour mesurer la réflectance de tissus de couleurs différentes ; vidéographie infrarouge; simulation de vol expérimentale en soufflerie; chauffage artificiel de spécimens d’oiseaux empaillés et analyses comparatives.

Exemples de coloration des œufs d’oiseaux nichant au sol. Crédit : D’Alba 2021

L’un des compromis évolutifs les plus intéressants que nous examinons est la manière dont la coloration peut aider les œufs d’oiseaux à rester au chaud ou à éviter la surchauffe. Les oiseaux nichant au sol, comme la plupart des canards, des oiseaux de rivage et de nombreux oiseaux de mer, devraient avoir des coquilles d’œufs très réfléchissantes pour éviter la surchauffe, car ils sont souvent exposés au rayonnement solaire pendant de longues périodes. Cependant, des œufs non pigmentés sont rarement observés chez ces espèces, principalement parce que les oiseaux terrestres doivent également produire des œufs cryptiques pour éviter la prédation. Nous avons expérimentalement chauffé des œufs sous un éclairage contrôlé pour déterminer si le degré de chauffage et de refroidissement des œufs dépend de la quantité de lumière réfléchie par les coquilles d’œufs. Surtout, nous avons examiné à la fois les couleurs des œufs (la réflectance qui se trouve dans la partie visible du spectre lumineux) et leur réflectance dans la partie proche infrarouge (NIR) du spectre (de 700 nm à 2000 nm). Le NIR n’est pas souvent étudié dans les études thermiques biologiques, malgré le fait que près de la moitié du rayonnement solaire qui atteint la Terre se situe dans cette plage. Nous avons constaté que la couleur et le NIR des coquilles d’œufs déterminent fortement la quantité de chaleur absorbée par les œufs et que les espèces qui pondent leurs œufs dans des environnements à rayonnement solaire intense, par exemple dans les habitats tropicaux, ont tendance à produire des œufs très réfléchissants ou plus brillants. .

Dans une autre série d’études, dirigée par Svana Rogalla, nous avons montré que les plumes sombres pouvaient aider les oiseaux à voler plus efficacement. Après avoir chauffé les ailes avec des ampoules qui simulent l’intensité du rayonnement solaire pendant une journée ensoleillée, nous avons pu confirmer que les ailes sombres deviennent plus chaudes que les claires, même dans des conditions venteuses. Ensuite, l’utilisation de la soufflerie nous a permis de simuler le vol dans des conditions réalistes et avec elle, nous avons montré que la température plus élevée des ailes d’oiseaux plus sombres entraîne une augmentation de l’efficacité du vol jusqu’à 20%. De plus, nous avons étudié les modèles évolutifs de la coloration des ailes chez les oiseaux de mer, qui présentent souvent de préférence des ailes sombres et sont des pilotes très efficaces. Nous avons constaté qu’au cours de l’évolution, la coloration des ailes a changé ainsi que d’autres variables qui aident à augmenter l’efficacité du vol et à minimiser les coûts de vol, comme l’envergure des ailes.

Souimanga à double collier du sud Cinnyris chalybeus et image thermique pendant le réchauffement – ​​Crédit Rogalla 2019.

Une autre question importante à laquelle nous essayons de répondre est de savoir comment la chaleur interagit avec la couleur structurelle, c’est-à-dire celle produite sans pigments, créée par la réfraction de la lumière sur des structures microscopiques et souvent caractérisée par des teintes vibrantes et irisées telles que celles de beaux oiseaux comme les colibris et les souimangas. Ici, l’utilisation de la microscopie électronique et des simulations informatiques optiques et thermiques sont nécessaires pour comprendre comment l’organisation des structures au sein d’une plume irisée⁠ augmente l’absorption de chaleur.

Alors que nous rassemblons plus de preuves sur l’importance de la coloration sur la façon dont les animaux sont capables d’échanger de la chaleur avec leur environnement, il devient clair que l’avenir de la recherche sur la coloration aviaire est interdisciplinaire, où différents angles de recherche convergent pour aider à répondre, des questions les plus spécifiques sur mécanismes, au plus large sur la façon dont les couleurs peuvent aider les animaux à réagir et à s’adapter à un monde en évolution rapide.




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